Электроснабжение электромеханического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

электрооборудование промышленный затрата

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

Энергетической программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов (ТПК) в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплекс добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой энергии.

Энергетической программой России предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования; реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства, преобразования и использования энергетических ресурсов.

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетические системы образуют несколько крупных энергообъединений.

Объединение региональных ОЭС в более мощную систему образовало Единую энергетическую систему (ЕЭС) Российской Федерации. ЕЭС позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление перетоками энергетических мощностей с Востока, где находиться около 80% топливных и гидроресурсов, на Запад страны, так как в европейской части страны размещается 80% всех потребителей энергии. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ и выше.

Энергетическая политика РФ предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.

Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемерного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др. Развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.

Целью настоящей работы является проектирование электроснабжения электромеханического цеха. Основной задачей настоящего проекта является проектирование надежного бесперебойного Электроснабжения приемников цеха с минимальными капитальными затратами и эксплуатационными издержками и обеспечение высокой безопасности.

Глава 1. Технологическая часть

1.1 Краткая характеристика электроснабжения проектируемого объекта.

Предприятие, электроснабжение которого проектируется,

Специализируется на производстве оборудования для энергетической промышленности. Основным видом продукции являются: мельницы для переработки (размола) угля и сланца, конвейеры для мельниц, используемых на ТЭЦ, а также турбины для малых и средних ГЭС. Данное оборудование поставляется, в том числе в страны ближнего и дальнего зарубежья.

Выпуск продукции достигается путем сложного взаимодействия всех цехов предприятия. Цеха 1,2,18 механические - выпускают мелкие и средние комплекты деталей турбин и мельниц сырьевой МС 3,3x12,5 и молотковой с динамическим сепаратором ММТ 2000/2590/750К, а также товары народного потребления.

Цеха 3,5 механосборочные - в них производят лопасти и кожухи для турбин, которые являются основными элементами выпускаемого оборудования, и собирают все составляющие в узлы. После испытания оборудования, производится его покраска, а затем осуществляется перевозка грузов и доставка изделий заказчикам. Цех 6 выполняет все виды сварочных работ, необходимых в процессе производства. Цех 7 - Энергоцех - комплекс, содержащий в своем составе след участки:

а) Компрессорный участок производит сжатый воздух;

б) Котельный участок производит горячую воду для отопления завода, а также пар для технологических нужд;

в) Электроремонтный участок производит ремонт электрооборудования, монтаж электрической части станков, электропечей, а также ремонт электродвигателей.

ж) Кислородный и углекислотный участок производят кислород и углекислый газ для технологических нужд производства

Все основные производства цеха и обслуживающие их энергообьекты работают в 2 смены. Склады и заводоуправление работает в 1 смену. По степени надёжности и бесперебойности электроснабжения ЭП завода относятся ко 2 категории, кроме компрессорной, компрессорной и ЗРУ.

Категории производственных помещений по взрывной, взрывоопасной и пожарной опасностям и степени огнестойкости зданий:

Номер цеха на генплане	Наименование цеха	Категория производства по пожароопасности	Категория производства по взрывоопасности
1	Механический	-	Д3
2	Механический	-	Д3
3	механосборочный	-	Д3
5	механосборочный	-	Д3
6	Сварочный
7	Энергоцех
8	Заготовительный	П 2а	В2
9	Инструментальный	-	Д3
10	Мех. Рем.	-	Д3
11	компрессорная	П 1	В1а
12	Материальныесклады	-	В2
18	Механический	-	Д3

1.2 Техническая характеристика электрооборудования

Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1 кВ (наиболее распространенным является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение цехов сетей оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещении по территории цеха, номинальные токи и напряжения.

Инструментальный цех предназначен для изготовления и сборки различного измерительного, режущего, вспомогательного инструмента, а также штампов и приспособлений для горячей и холодной штамповки. Поэтому его непрерывная работа должна быть полностью обеспечена системой электроснабжения. Этот цех является вспомогательным цехом завода по изготовлению механического оборудования и станков. Инструментальный цех имеет станочное отделение, в котором установлено штатное оборудование: поперечно-строгальные, токарно-револьверные, горизонтально-фрезерные, алмазно-расточные, наждачные, заточные станки. Также имеется другое электрооборудование: кран-балки, токарные автоматы и одношпиндельные автоматы токарные.

В цехе предусмотрены две рабочие смены. По категории надежности электроснабжения (ЭСН) разделяются на 2 и 3 категории:

1) приемники 2 категории - перерыв электроснабжения, которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовому простою рабочих, механизмов. Приемники 2 категории рекомендуется обеспечивать электроснабжением от двух независимых источников питания;

2) приемники 3 категории - остальные приемники, неподходящие под определение 1и 2 категории. Перерыв электроснабжения этих приемников не приводит к существенным последствиям, простоям и другим неблагоприятным последствиям. Для таких электроприемников достаточного источника питания при условии, что перерыв электроснабжения, необходимый для замены поврежденного элемента СЭС, не превышает 1 суток.

Все электроприемники электромеханического цеха можно отнести ко 2 категории надежности электроснабжения, кроме точильно-шлифовальных станков, которые относятся к 3 категории.

При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает влияние на степень защиты применяемого оборудования.

Электрооборудование работает при нормальных условиях окружающей среды, грунт в районе цеха - чернозем с температурой +10° С.

В помещениях с нормальной средой электрооборудование должно быть защищено от механических повреждений, а также от случайных прикосновений к голым токоведущим частям.

Инструментальный цех по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности цех относится к классу ПО (повышенной опасности), так как в цехе очень много токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Все приемники по режиму работы разделяются на 3 основных типа: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электроприемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины фуст. Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки, печи, насосы, компрессоры и вентиляторы.

Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков и другого оборудования.

Повторно-кратковременный режим - это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины.

В этом режиме работают грузоподъемные механизмы, прокатные станы и сварочные аппараты.

Электроприводы в повторно-кратковременном режиме характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ)

ПВ%=tв?100%tц

где tв - время включения, tц - время цикла.

1.3 Требования к электрооборудованию

Электрическая аппаратура и токоведущие части должны быть надежно изолированы и укрыты в корпусе станка или специальных, закрытых со всех сторон шкафах, кожухах и т. п. Дверцы (кожухи) шкафов и ниш станков блокируются с вводным выключателем так, чтобы при включении его нельзя было открыть дверцу (кожух), а при открытой дверце (кожухе) нельзя было включить вводный выключатель. Блокирующие устройства должны позволять квалифицированному электротехническому персоналу производить осмотр аппаратуры, находящейся под напряжением, при условии, что после закрывания дверец эти устройства снова вступят в действие.

В случае нецелесообразности использования указанной блокировки допускается применение и других технически обоснованных способов защиты, исключающих возможность случайного прикосновения к токоведущим частям, например запирания дверец замком со специальным ключом, находящимся только у дежурного электромонтера, или с винтами, которые нельзя извлечь без специального инструмента (трехгранного торцевого ключа), и т. п. Независимо от принятого способа защиты на всех дверцах, крышках, кожухах с лицевой стороны должны иметься четкие предостерегающие знаки «Молния».

Металлические части конструкции станков и прессов, а также отдельно стоящие электрические устройства (шкафы, пульты управления и т.п.), которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции и замыкания на корпус, необходимо заземлять в соответствии с Правилами устройства электроустановок (Главэнергонадзор России, 1999).

На станине станка (у основания) находится винт заземления с двумя оцинкованными или лужеными шайбами, между которыми закрепляют заземляющий провод. Возле этого винта на станине должна быть четкая, нестирающаяся надпись: «Заземление».

Для предотвращения ослабления контакта заземляющего провода вследствие сотрясения (вибрации) оборудования должны применяться контргайки, контрящие шайбы и др. Заземление оборудования, которое устанавливают на движущихся частях станка или периодически демонтируют, необходимо выполнять с применением гибких проводников.

Если электроприборы и электрооборудование, размещаемые на станке, изолированы от его станины, то их заземляют обособленно.

Электроаппаратура и электропровода должны быть защищены от воздействия керосина, масла, охлаждающих жидкостей, стружки, пыли и возможного механического повреждения.

Необходимо установить постоянный контроль за состоянием крышек и кожухов, которыми закрыты электроаппаратура, токо-ведущие части, клеммы, присоединенные к ним неизолированные концы проводов и т.п.

В электрической схеме станка следует предусмотреть так называемую нулевую защиту, предотвращающую самопроизвольное включение электропривода при восстановлении внезапно отключенного напряжения.

В случае воздействия на аварийную кнопку «Стоп» все установленные на станке электродвигатели и пусковые устройства должны отключаться. При восстановлении напряжения их самопроизвольное включение недопустимо.

Вводный выключатель нельзя использовать в качестве пускового устройства, так как он не обеспечивает нулевой защиты. Его следует размещать в удобном и легкодоступном месте на высоте 0,6... 1,7 м над уровнем пола или площадки обслуживания.

Требования к освещению

В зависимости от вида источника света производственное освещение подразделяется:

* на естественное, которое создается излучением, поступающим непосредственно от Солнца, без изменения направления распространения, и диффузным (отраженным и рассеянным атмосферой) солнечным светом;

* искусственное, обеспечиваемое электрическими светильниками.

Естественный (солнечный) свет по спектральному составу значительно отличается от излучения электрических источников. В солнечном спектре гораздо больше необходимых человеку ультрафиолетовых лучей. Для естественного света характерна высокая степень рассеяния, благоприятная для зрительной работы.

В соответствии с конструктивными особенностями помещения естественное освещение может быть :

* боковым (осуществляется через окна в наружных стенах);

* верхним (производится через аэрационные и зенитные фонари, проемы в покрытиях и световые проемы н местах перепада высоты смежных пролетов зданий);

* комбинированным (к верхнему освещению добавляется боковое).

Искусственное освещение предусматривается в тех случаях, когда естественного света недостаточно или он отсутствует.

По конструктивному исполнению осветительной системы искусственное освещение может быть:

* местным, создающим световой поток непосредственно на рабочем месте;

* общим (освещается все помещения);

* комбинированным (к общему освещению добавляется местное). Обшее освещение подразделяется на равномерное и локализованное, создаваемое с учетом расположения рабочих мест.

Применение исключительно местного освещения внутри зданий не допускается. В производственных помещениях рекомендуется использовать комбинированное освещение там, где выполняется точная зрительная работа (точение, шлифование, отбраковка), где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, прессы). Общее освещение может быть рекомендовано для помещений, на всей площади которых выполняется однотипная работа (в литейных, сборочных цехах), а также для административно-управленческих, складских помещений и проходных. Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например у конвейеров, разметочных плит или столов ОТК, то целесообразно прибегать к локализованному размещению светильников общего освещения.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное и специальное.

Рабочее освещение обязательно в рабочее время во всех помещениях и на территории для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение предназначено для создания минимальной освещенности в производственном помещении при внезапном отключении рабочего освещения. Особо важную роль оно играет тогда, когда нарушение нормального обслуживания оборудования может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, недопустимые перебои в работе таких объектов, как электрические станции, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения и др. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания в аварийном режиме, должна составлять 10% нормативной освещенности для общего рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий. Аварийное освещение для эвакуации надлежит устраивать в местах, опасных для прохода, на лестничных площадках, в производственных помещениях с числом работающих более 50 человек. В помещениях оно должно обеспечивать освещенность на полу основных проходов и ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях -- не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений общественного назначения, в которых могут находиться одновременно более 100 человек, необходимо снабжать световыми сигналами-указателями.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей -- к сети (начиная от щита подстанции), не связанной с рабочим освещением. Для аварийного освещения следует применять только лампы накаливания и люминесцентные лампы. К специальным видам освещения относятся охранное и дежурное. Для охранного освещения территории и дежурного освещения помещений нужно по возможности выделять часть светильников рабочего или аварийного освещения.

Станки и прессы необходимо оборудовать стационарными устройствами местного освещения. Рекомендуется широко использовать встроенное освещение.

В случае применения местного освещения светильники должны надежно фиксироваться на кронштейнах во всех требуемых положениях. Светильники стационарного местного освещения рассчитаны на напряжение, как правило, не выше 42 В. В виде исключения (при наличии обоснования в техническом задании на проектирование станка или пресса) допускается напряжение до 220 В для светильников с люминесцентными лампами и лампами накаливания специальной безопасной конструкции, встроенных в станок (пресс) и имеющих токоведущие части, не доступные для случайного прикосновения.

Светильники местного освещения (с любыми лампами) необходимо снабжать отражателями из непрозрачного материала с углом наклона ограждения не менее 30°, а при расположении светильников не выше уровня глаз работающего -- не менее 10°.

Освещение (общее в сочетании с местным) должно позволять четко различать деления на отсчетных и контрольно-измерительных устройствах и приборах, а также поверхности обрабатываемых деталей.

Нормы освещенности установлены СНиП 23-05-95.

Основным методом расчета осветительной установки при равномерном размещении светильников общего освещения и наличии горизонтальной рабочей поверхности является метод коэффициента использования светового потока (или осветительной установки). При его применении учитывают световые потоки, не только исходящие непосредственно от источников света, но и отраженные от стен, потолка и других поверхностей помещения.

Для того чтобы исключить возможность непосредственного прикосновения человека к токоведущим частям, их тщательно изолируют, ограждают кожухами, щитами или располагают на недоступной высоте.

Требования к изоляции. Повреждение изоляции является основным источником аварий и причиной многих несчастных случаев. Вот почему в процессе эксплуатации электрооборудования изоляция всегда должна удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, которые должны быть исчерпывающими, гарантировать при их соблюдении безаварийную и безопасную работу оборудования и обслуживающего персонала.

В качестве изоляции в электрических сетях и установках применяют фарфор, стекло, клинкер, смолу и ее производные, бумагу, картон, фибру, текстолит, пластмассы, резину, минеральные масла, лаки и другие органические соединения. При выборе электроизоляционных материалов обычно исходят из ряда факторов: назначения установки, удобства механической обработки, стоимости материала и его диэлектрических свойств. При этом большое значение имеет не только первоначальная характеристика материала, но и стабильность его при работе в электрическом поле и под влиянием изменения температуры, влажности, химических воздействий и других условий внешней среды. Надежность является одним из обязательных требований при эксплуатации средств электрической изоляции. Это требование приобретает еще большее значение в условиях высоковольтных сетей и промышленных установок.

Сопротивление изоляции на каждом участке в сетях напряжением до 1000 В должно быть не ниже 500 000 Ом на фазу.

Так как с течением времени качество изоляции ухудшается, то установки, находящиеся в эксплуатации, необходимо периодически подвергать проверке. Такая проверка должна проводиться не реже одного раза в год в помещениях без повышенной электрической опасности, 2 раза в год в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных и один раз в квартал в пожаро- и взрывоопасных помещениях.

Измерение сопротивления изоляции производят прибором, называемым мегомметром.

Требования к конструкциям электрооборудования. Конструктивное исполнение электрооборудования предопределяет большую или меньшую опасность случайного прикосновения к токоведущим ее частям. Поэтому наилучшим конструктивным решением, очевидно, следует считать такое, при котором все токоведущие части заключены внутри корпусов и станин или ограждены сплошными съемными или открывающимися ограждениями (коробами, щитками и т. п.).

B производственных помещениях, в которых имеется оборудование, работающее при напряжении более 1000 В, устраивают ограждения токоведущих частей независимо от наличия изоляции. Ограждения во многих случаях, а в высоковольтных установках в обязательном порядке должны быть закрыты на замок; снятие такого ограждения блокируется с выключением электрического тока.

Электрооборудование защищают не только от случайного прикосновения к его открытым частям, а также и от возможного воздействия на него разрушающих влияний внешней среды и других факторов, которые в конечном счете могут привести к электропоражениям, авариям, пожарам и взрывам.

Требования к открытым электропроводкам. Наружная проводка на открытом воздухе должна быть недоступна для непосредственного соприкосновения с ней людей с площадок, постоянных пожарных лестниц, а также для касания обрабатываемым или транспортируемым длинномерным материалом.

Проводка голых проводов в производственных помещениях разрешается лишь в исключительных случаях, когда применение изолированного провода практически невозможно, например, при прокладке троллейных проводов для питания током мостовых кранов, электроталей и троллейкаров с помощью скользящих контактов. Здесь безопасность достигается монтажом троллеев на высоте не менее 3,5 м от пола. Кроме того, на троллейных проводах устанавливаются специальные автоматические выключатели мгновенного действия, срабатывающие при обрыве троллейных проводов. Конструкция автоматов обеспечивает отключение троллеев до того, как оборвавшийся провод достигнет пола.

Блокировочные устройства как средства безопасности находят применение не только для предотвращения доступа людей в опасную зону электроустановок, находящихся под напряжением, но также и для безопасности выполнения работ.

Принцип блокировки заключается в том, что напряжение автоматически снимается с токоведущих частей, в случае если открываются двери или ограждение переводится в нерабочее положение. Блокировки могут быть различных видов: электрические, механические и электромеханические.

Примером электрической блокировки является блокировка входной двери высоковольтной электроокрасочной камеры или, например, блокировка защитной рамки на абразивном станке, выключающая электродвигатель привода круга при переводе ограждения-рамки в нерабочее положение и т. д. Примером механической блокировки может служить широко распространенная конструкция рубильника, которая исключает возможность открывания кожуха при включенном рубильнике.

В электромеханической блокировке одновременно осуществляется разрыв электрической цепи и механическое отключение при снятии ограждения или открывании дверцы.

Большой интерес представляет блокировка, применяемая при электросварочных работах. Находясь внутри металлических цистерн, котлов, аппаратов или в сырых помещениях, сварщик может быть поражен током напряжением 65 В. Для безопасного выполнения работы применяют электрододержатели из диэлектрических материалов, сухие брезентовые; рукавицы и другие средства индивидуальной защиты. Однако наиболее безопасные условия могут быть достигнуты понижением напряжения тока до 12--24 В.

Рис. 2.

На рис. 2 показана электрическая схема, которую применяют для обеспечения безопасной сварки. При прикосновении электрода 5 к свариваемой детали 6 замыкается цепь вспомогательного

трансформатора 1 (12--24 В), катушка 2 включает кондуктор 3, и ток через реостат 4 подается на электрод 5.

При обрыве дуги (смена электрода, окончание работы) напряжение на реостате исчезает, катушка 2 обесточивается, и контактор отключается под влиянием веса своих подвижных частей. Таким образом, смена электрода производится при пониженном напряжении.

1.4 Расположение распределительных устройств

Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку, служащую для приема и распределения электроэнергии и содержащую коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства зашиты, автоматики и измерительные приборы.

Распределительные устройства электроустановок предназначены для приема и распределения электричества одного напряжения для дальнейшей передачи потребителям, а также для питания оборудования в пределах электроустановки.

Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе., оно называется открытым (ОРУ): при его расположении в здании -- закрытым (ЗРУ). Распределительное устройство, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов и блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде называют комплектным и обозначают для внутренней установки КРУ, для наружной -- КРУН.

Центр питания -- распределительное устройство генераторного напряжения или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции, к которые присоединены распределительные сети данного района.

Распределительные устройства (РУ) классифицируют по нескольким критериям, ниже приведем их виды и особенности конструкции.

Распределительные устройства до 1000 В

Распределительные устройства до 1000 В выполняются, как правило, в помещениях в специальных шкафах (щитах). В зависимости от назначения распределительные устройства 220/380 В (класс напряжения 0,4кВ) могут быть выполнены для питания потребителей либо исключительно для собственных нужд электроустановки.

Конструктивно распределительные устройства 0,4 кВ имеют защитные аппараты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), рубильники, выключатели-разъединители и соединяющие их сборные шины, а также клеммные колодки для подключения кабельных линий потребителей. Помимо силовых цепей в низковольтных щитах может быть установлен ряд дополнительных устройств и вспомогательных цепей, а именно:

· приборы учета электроэнергии и трансформаторы тока;

· цепи индикации и сигнализации положения коммутационных аппаратов;

· измерительные приборы для контроля напряжения и тока в различных точках распределительного устройства;

· устройства сигнализации и защиты от замыканий на землю (для сетей конфигурации IT);

· устройства автоматического ввода резерва;

· цепи дистанционного управления коммутационными аппаратами с моторными приводами.

К низковольтным распределительным устройствам можно также отнести щиты постоянного тока, осуществляющие распределение постоянного тока от преобразователей, аккумуляторных батарей для питания оперативных цепей электрического оборудования и устройств релейной защиты и автоматики.

Высоковольтные распределительные устройства

Распределительные устройства класса напряжения выше 1000 В могут быть выполнены, как вне помещений - открытого типа (ОРУ), так и внутри помещений - закрытого типа (ЗРУ).

В закрытых распределительных устройствах оборудование размещается в сборных камерах одностороннего обслуживания КСО либо в комплектных распределительных устройствах типа КРУ.

Камеры типа КСО более предпочтительны для помещений ограниченной площади, так как они могут устанавливаться вплотную к стене либо друг к другу задними стенками. Камеры КСО имеют несколько отсеков, закрытых сетчатыми ограждениями либо сплошными дверцами.

КСО комплектуются различным оборудованием, в зависимости от их назначения. Для питания отходящих линий в камеру устанавливается высоковольтный выключатель, два разъединителя (со стороны шин и со стороны линии), трансформаторы тока, на лицевой стороне размещаются рычаги управления разъединителями, привод выключателя, а также низковольтные цепи и устройства защиты, реализованные для защиты и управления данной линией.

Камеры данного типа могут быть укомплектованы трансформаторами напряжения, разрядниками (ограничителями перенапряжения), предохранителями.

Распределительные устройства типа КРУ представляют собой шкаф, разделенный на несколько отсеков: трансформаторов тока и отходящего кабеля, сборных шин, выкатная часть и отсек вторичных цепей.

Каждый отсек изолирован друг от друга для обеспечения безопасности при обслуживании и эксплуатации оборудования шкафов КРУ. Выкатная часть шкафа, в зависимости от назначения присоединения может быть укомплектована выключателем, трансформатором напряжения, разрядниками (ОПН), трансформатором собственных нужд.

Выдвижной элемент относительно корпуса шкафа может занимать рабочее, контрольное (разобщенное) или ремонтное положение. В рабочем положении главные и вспомогательные цепи замкнуты, в контрольном -- главные цепи разомкнуты, а вспомогательные замкнуты (в разобщенном последние разомкнуты), в ремонтном -- выдвижной элемент находится вне корпуса шкафа и его главные и вспомогательные цепи разомкнуты. Усилие, необходимое для перемещения выдвижного элемента, не должно превышать 490 Н (50 кГс). При выкатывании выдвижного элемента проемы к неподвижным разъемным контактам главной цепи автоматически закрываются шторками.

Токоведущие части КРУ выполняются, как правило, шинами из алюминия или его сплавов; при больших токах допускается применение медных шин, при номинальных токах до 200 А -- стальных. Монтаж вспомогательных цепей производится изолированным медным проводом сечением не менее 1,5 кв. мм, присоединение к счетчикам -- проводом сечением 2,5 кв. мм, паяные соединения -- не менее 0,5 кв. мм. Соединения, подвергающиеся изгибам и кручению, выполняются, как правило, многожильными проводами.

Гибкая связь вспомогательных цепей стационарной части КРУ с выдвижным элементом осуществляется с помощью штепсельных разъемов.

Шкафы КРУ, а также заземляющие ножи должны удовлетворять требованиям по электродинамической и термической стойкости к сквозным токам короткого замыкания. Для обеспечения требований по механической стойкости регламентировано количество циклов, которые должны выдерживать шкафы КРУ и его элементы: разъемные контакты главных и вспомогательных цепей, выдвижной элемент, двери, заземляющий разъединитель. Количество циклов включения и отключения встроенного комплектующего оборудования (выключатели, разъединители и др.) принимается в соответствии с ПУЭ.

Для обеспечения безопасности шкафы КРУ снабжаются рядом блокировок. После выкатывания выдвижного элемента все токоведущие части главных цепей, которые могут оказаться под напряжением, закрываются защитными шторками. Эти шторки и ограждения не должны сниматься или открываться без помощи ключей или специальных инструментов.

В шкафах КРУ стационарного исполнения предусматривается возможность установки стационарных или инвентарных перегородок для отделения частей оборудования, находящихся под напряжением. Не допускается использовать для заземления болты, винты, шпильки, выполняющие роль крепежных деталей. В местах заземления должны быть надпись «земля» или знак заземления.

Вид шкафа КРУ определяется схемой главной цепи КРУ. Основным электрическим аппаратом, определяющим конструкцию шкафа, является выключатель: применяются маломасляные, электромагнитные, вакуумные и элегазовые выключатели. Схемы вторичных цепей чрезвычайно разнообразны и полностью пока не унифицированы.

В помещениях электромеханического цеха электрические сети выполнены кабелями и изолированными проводами, прокладываемые в лотках, коробах, на тросах и элементах технологического оборудования, укрепленные на специальных конструкциях, а также в трубах.

Распределительные шкафы установлены на опорных конструкциях на полу, стенах, колоннах. Спуски проводов и кабелей к шкафам, аппаратам управления, а также к оборудованию металлорежущего цеха должны быть защищены от механического воздействия на высоту до 1.5 м от уровня пола.

Распределительные шкафы используют для приема и распределения электроэнергии трехфазного тока при напряжении до 0.38кВ, состоят из вводного рубильника и автоматических выключателей на отходящие линии для транспортировки электрической энергию потребителю. Распределительные шкафы соответствует условиям окружающей среды и их назначению.

Светильники монтируются на лотках и тросах, образуя тем самым светящуюся линию. Светильники в помещении электромеханического цеха должны соответствовать условиям окружающей среды. Осветительные шкафы состоят из вводного автоматического выключателя и автоматических выключателей на отходящие линий для транспортировки электрической энергии осветительным установкам.

Все металлические части технологического и электрооборудования заземляются собственным проводником от контура заземления.

Глава 2. Расчётная часть

2.1 Электротехнический расчёт освещения проектируемого объекта

Расчет общего освещения цеха состоит из светотехнической и электротехнической частей.

Для общего освещения в зависимости от характера среды и других условий могут применяться лампы накаливания, ртутные лампы высокого давления (ДРЛ) и люминесцентные лампы.

Цех обычно освещается равномерно размещенными светильниками. Размещение светильников производится чаще всего по углам квадрата, прямоугольника или в шахматном порядке. При этом необходимо найти наивыгоднейшее расстояние между ними, при котором для заданных освещенностей потребляется наименьшее количество электроэнергии. Частое расположение светильников требует применения ламп малой мощности с невысокой светоотдачей, что приводит к повышенному расходу электроэнергии и излишним капитальным вложениям на светильники и монтаж электросети. Кроме того, редкое расположение светильников с лампами относительно большой мощности приводит к неравномерной освещенности.

Оптимальное расстояние между ними определяется при помощи так называемого относительного расстояния, которое представляет собой отношение абсолютной величины расстояния между светильниками L к высоте подвеса над рабочей поверхностью НР.



Рисунок 2.1 - Расположение осветительных приборов

Выполним освещение цеха лампами ДРЛ в светильниках РСПО5/ГОЗ. Определим расчетную высоту по формуле:

h=H-hp-hc=10-0.8-1.2=8 м где H=10 м- высота помещения,

hp=0.8 м- высота расчетной поверхности над полом, hс=1,2 м- расстояние светильника от перекрытия. Для принятого светильника, имеющего глубокую кривую силы света

(буква Г в обозначении светильника), находим по таблице значение

Э=La/h=1,

следовательно La= Э* h=1*8=8 м.

При La=8 в ряду можно разместить восемь светильников, тогда 2l=72/8=4,5 м; l=4,5м.

Принимаем число рядов равное шести, тогда LB=6м; La/LB=8/6=1.33<1.5.

Число светильников в цехе N=48. Размещение светильников представлено на рисунке выше.

После выбора светильников и решения вопроса их размещения ставится задача определения мощности ламп. Раcсчитаем методом коэффициента использования.

По таблице принимаем П=0,7; ст=0,5; р=0,1. Индекс помещения составит

Из таблицы определяем =0.78

Определим световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания минимальной освещенности:

По таблице подбираем лампу типа ДРЛ (С 35ДРЛ-700) мощностью700 Вт со световым потоком Фном=35000лм, выполненных в светильниках РСП 05. Отклонение Ф=-9,1% соответствует интервалу -10%>Ф< +20%.

Эвакуационное освещение необходимо для создания условий безопасного выхода людей при отключении рабочего освещения. Выполняется лампами накаливания в светильниках ППД-500.

Эвакуационное освещение рассчитывается точечным методом. Для освещения проходов:



Для отдельных ламп в помещениях принимаем ППД-100:

Над проходами принимаем лампы Г220-235-300, где Р=300 Вт, в отдельных помещениях лампы Б220-235-60.

Для рабочего освещения выбираем кабель от ШМА до щитка освещения по длительно допустимому току, по формуле:

где Uл- номинальное линейное напряжение сети;

Рр.о.- активная мощность, рассчитывается по формуле: Рр.о.Руст.КсКПРА ,

где Кс=0,95 - коэффициент спроса для производственных зданий, состоящих из отдельных пролетов;

КПРА- коэффициент учитывающий потери мощности в ПРА; Руст.- установленная мощность ламп.

Рр.о.(0,7 48) 0,95 1,1 35,1кВт,

Для включения ламп в сеть ламп выбираем ШОС-73 на ток 100 А. Выбор провода для подвода питания, рассчитывает по длительно допустимому току:



Выбираем провод АПВ 4 (1 10) мм2 при Iд=60 А.

Принимаем осветительный щиток ЩО32-21, с вводным автоматом Ф3114/7 на ток 100 А., и с групповыми автоматами А3114 на ток 60 А., т.к. второй пролет, аналогичен первому то в нем принимаются такие же аппараты.

Аварийное освещение выполняем проводом АПВ, который выбираем по условию механической прочности. Принимаем АПВ 4 (1 2,5) мм2.

Схема осветительной сети представлена на рисунке выше.

2.2 Электротехнический расчёт силового оборудования

Расчет силовых нагрузок цеха производиться по методу коэффициента максимума.

Электроприемники разбиваются на две группы А и В имеющие различный режим работы. К группе А относятся электроприемники с переменным графиком нагрузки (Ки=0,6), а к группе В с относительно постоянным (Ки>0,6). Средние нагрузки i-той подгруппы (подгруппа формируется из одинаковых по назначению и электротехническим показателям электроприемников) за максимально нагруженную смену определяются по формулам:

где Ки - коэффициент использования,

Рномj- активная номинальная мощность электроприемников i-той подгруппы.



где tg - отношение реактивной мощности к активной.

Эффективное число электроприемников равное nэ выражается формулой:

где Рном maxи Рном minсоответственно максимальная и минимальная мощности из номинальных мощностей электроприемников группы.

если n < nэ ,то принимают n = nэ.

Затем используя полученные Ки и nэ, по таблицам или графикам определяют коэффициент максимума и с его помощью находят максимальные нагрузки: максимальная активная мощность:

максимальный ток:



Расчет осветительной нагрузки цеха совмещен с общим расчетом освещения цеха.

2.3 Расчёт распределительных сетей 0,4 кВ

Расчет распределительной сети сводиться к выбору стандартных сечений проводников по техническим и экономическим соображениям. Исходными данными для расчета служат определенные ранее нагрузки и схема силовой сети.

Сечение проводов выбираем по нагреву расчетным током: IР IДЛ.ДОП

где IДЛ.ДОП - длительно допустимый ток провода определяем по таблице 1.3.5 [1] его величина зависит от материала, способа изоляции, условия прокладки и других факторов.

Число часов использования максимума нагрузок для цеховых распределительных сетей - обычно невелико (<4000 - 5000ч), что согласно [1] освобождает от необходимости их проверки по экономической плотности тока. Кроме того, цеховые распределительные сети не проверяются на термическую стойкость к току короткого замыкания так как они являются концевыми участками СЭС и в соответствии с принципами обеспечения селективности выдержка времени МТЗ не будет превышать 1с.

Выбранное сечение должно соответствовать параметрам защитной аппаратуры на данном участке сети. Для примера выберем сечение провода к ЭП №1 (калорифер) с Рном=7,2кВт, cosц=0,9, длина провода от ШРА 4 до ЭП 24 метра.

Расчетный ток в проводе питающим ЭП №1 составит



По полученному току выбираем сечение 3-х жильного провода АПВ питающего ЭП №1 по таблице 1.3.5 [1], SP=4мм2, с IДЛ.ДОП.=28А.

По нагреву длительным расчетным током:

По условию соответствия жил провода выбранному защитному устройству: IУ.Т.Р>IЗ*KЗ=>20>=12.7*1.25=>20>15.9

Где KЗ- коэффициент зашиты представляющий собой отношение длительно допустимого тока для жил провода к параметру защитного устройства,

IЗ - параметр защитного устройства. КЗ=20/16=1,25 - условие выполняется. Номинальный ток расцепления автоматического выключателя, должен быть не менее наибольшего расчетного тока нагрузки длительно протекающему по защитному элементу:

IНОМ.РАСЦ>IР=>20>12.7

Номинальный ток, защищающий от перегрузки теплового расцепителя автоматического выключателя, выбирается только по длительному расчетному току линии:

IУ.Т.Р< IДЛ.ДОП028

Так как условие выполняется, поэтому принимаем провод АПВ с S=4мм2 и IДЛ.ДОП =28А.

При допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать; это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя по условию:

IЭ.М.Р.(1,25 1,3) iПУСК60 1,3 12,7 16,51А

Где iПУСК - пусковой ток.

Комплектные шинопроводы типа ШМА для главных магистралей выбирают по расчетному току силового трансформатора к которому подключена магистраль:

Принимаем к установке комплектный шинопровод ШМА для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением до 660В и частотой 50-60 Гц типа ШМА - 73У3 с IНОМ=1600А [2,4].

Распределительные шинопроводы типа ШРА выбирают по расчетному току по условию:

ШРА1: IP =226.83А

ШРА2: IP =125.16А

ШРА3: IP = 90.69А

ШРА4: IP =159.73А

ШРА5: IP =167.26А

ШРА6: IP =145.62А

Расчетные токи не превышают значения 250А поэтому принимаем к установке комплектные распределительные шинопроводы для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220В и частотой 50-60Гц типа ШРА - 73У3 с IНОМ=250А [2,4].

Принимаем к установке 2 силовых пункта:

Где IН.П.В - номинальный ток предохранителя на отходящих линиях.

Для остальных электроприемников расчет ведется аналогично по программе «PROWOD - 2».

2.4 Расчёт мощности компенсирующих устройств

Компенсирующие устройства (КУ) предназначены для компенсации реактивной мощности и реактивных параметров передачи в электрических сетях.

На промышленных предприятиях применяют следующие КУ:

- для компенсации реактивной мощности - синхронные двигатели и параллельно включаемые батареи силовых конденсаторов;

- для компенсации реактивных параметров передачи - батареи силовых конденсаторов последовательного включения.

В силу своей простоты эксплуатации, простоты монтажных работ вследствие малой массы, а также малыми потерями активной мощности на выработку реактивной на промышленных предприятиях для компенсации реактивной мощности широкое применение нашли конденсаторы, а также составленные из них батареи и конденсаторные установки.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия. На начальных стадиях проектирования были определены наибольшие суммарные расчетные активные Рр и реактивные Qp электрические нагрузки предприятия.

Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия Qм1, принимаемая для определения мощности компенсирующих устройств, равна

QM1=kНСQP

где kHC - коэффициент, учитывающий несовпадение по времени наибольших активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки промышленного предприятия. Значение коэффициента несовпадения для тяжелой промышленности кнс =0,9.

По входной реактивной мощности QЭ1 определяют суммарную мощность компенсирующих устройств, а по значению QЭ2 - регулируемую часть компенсирующих устройств. Суммарную мощность компенсирующей установки определяют по балансу реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период наибольшей активной нагрузки энергосистемы

QK1=QM1-QЭ1

Согласно выше изложенного получаем:

Qm = 0,9 х 8428,9 = 7586 квар,

QKl= 7586- 2630 = 4956квар.

Устанавливаем две высоковольтные конденсаторные установки типа: УКЛ - 10,5 - 2700 УЗ общей мощностью 5400 квар.

2.5 Выбор числа и мощности трансформатора, выбор схемы коммутации и защиты трансформаторной подстанции

Среди многих задач, возникающих при проектировании системы электроснабжения промышленных предприятий, одной из главных является задача определения числа, мощности и местоположения трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП).

Выбираем число и мощность трансформаторов ГПП. Наиболее часто ГПП выполняют двух трансформаторными. Применение однотрансформаторных ГПП допустимо при наличии централизованного резерва установки более 2 трансформаторов требует обоснования или, если на предприятии необходимо выделить разнопеременные нагрузки. Поэтому применяют двух трансформаторную ГПП. мощность трансформаторов выбираем на основании расчетной нагрузки.

РР = 14919,7 кВт, QP = 8428,9 квар.

Оптимальная реактивная мощность:

QЭ1=a*PP = 0,28 * 8428,9 = 2360 квар,

где а = 0,28, согласно [2].

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схемы промышленного электроснабжения.

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей, удельной плотности нагрузки, размеров цеха, перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режиме.

Надежность электроснабжения потребителей I, II категорий достигаются за счет наличия двух независимых источников питания, при этом обеспечивают резервирование питания и других потребителей. Резервирование питания потребителей I, II категорий вводится автоматически; или I категории вводится автоматически, а II категории дежурным персоналом. При питании этих потребителей от одной подстанции следует иметь два трансформатора.

Для цеховых понизительных трансформаторных подстанций существует экономически выгодная мощность трансформаторов SН.Э., которая принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки sу:

при sу0,2 (кВА/м2) принимается SН.Э=1000 (кВА) ;

при 0,2<sу0,3 (кВА/м2) принимается SН.Э=1600 (кВА) ;

при 0,3<sу0,4 (кВА/м2) принимается SН.Э=2500 (кВА) ;

при sу>0,4 (кВА/м2) следует принимать двухтрансформаторные подстанции, независимо от категории бесперебойности.

При расчёте мощности цеховых трансформаторных подстанций для рационального использования мощности трансформаторов объединяем цеха с малой нагрузкой для питания от одной трансформаторной подстанции:

от ТП-1 получает питание: Компрессорная, Котельня, Склад, Административно-бытовые помещения, Проходная и КПП;

- от ТП-2;

- от ТП-3 Термический цех;

- от ТП-4

- от ТП-5;

- от ТП-6;

Приведём пример расчета для ТП-3 (Термический цех):

1) активная суммарная нагрузка Рр.ц, кВт:

Рр . ц=2855,2 кВт.

2) реактивная суммарная нагрузка Qр.ц, кВар:

Qр . ц=2141,4 кВар.

3) полная расчетная нагрузка Sр.ц, кВА:

Sр.ц=3028,39 кВА.

Определим мощность трансформаторов для питания наибольшей расчетной активной нагрузки термического цеха (при кЗ=0,7 о.е., nтр=2):

Sр.тр = кВА 3028,39 2163,13 2 0,7

Принимаем два трансформатора мощностью Sт.ном.=2500 кВА

4) фактический коэффициент загрузки трансформатора

Для остальных цехов расчёт производится аналогично, результаты расчета числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Предварительный расчет числа и мощности цеховых ТП

№ ТП	Наименование цеха	Категория потр.	з.т. к	, кВА р.ц. S	, шт тр n	, кВА р.тр S	, кВА н.тр S	ЗФ k
ТП-1	Компрессорная, Котельная, Административно- бытовые помещения, Склад, Проходная и КПП.	II	0,7	3395,18	2	2425,13	2500	0,67
ТП-2	Углекислотный цех, Аммиачный цех, Административно- бытовые помещения.	II	0,8	3889,38	2	2430,86	2500	0,77
ТП-3	Термический цех	II	0,7	3028,39	2	2163,13	2500	0,6
ТП-4	Цех минеральных удобрений, Участок отгрузки готовой продукции, Административно- бытовые помещения.	II	0,8	2794,43	2	1996,02	2500	0,56
ТП-5	Химический цех №1,	II		0,7		3301,26	2		2358,04	2500	0,66
	Химический цех №2, Инструментальный цех.
ТП-6	Цех пластмасс, КНС, Участок подготовки СОЖ, КПП.	II		0,8		2521,04	2		1575,65	1600	0,78

2.6 Расчёт токов короткого замыкания

При проектировании любой энергетической системы специально подготовленные инженеры электрики с помощью технических справочников, таблиц, графиков и компьютерных программ выполняют ее анализ на работу схемы в различных режимах, включая:

· холостой ход;

· номинальную нагрузку;

· аварийные ситуации.

Особую опасность представляет третий случай, когда в сети возникают неисправности, способные повредить оборудование. Чаще всего они связаны с «металлическим» закорачиванием питающей цепи, когда между разными потенциалами подводимого напряжения подключаются случайным образом электрические сопротивления размерностью в доли Ома.

...